甜菜制糖廢水處理的工藝計算及設計目錄TOC\o"1-3"\h\u13383摘要 17737關鍵詞 110781前言 133172設計方案 241062.1進出水水質水量 216672.1.1進水水質與水量 2237702.1.2出水水質 2168282.2工藝選擇 2235112.2.1工藝選擇 2291732.2.2工藝流程圖 315953設計計算 4311623.1細格柵 4127273.1.1細格柵的計算 4102443.1.2格柵的設計圖 6105623.2初次沉淀池 6318133.2.1初沉池的計算 7136923.2.2初沉池的設計圖 940403.3水解酸化池 10227813.3.1水解酸化池的計算 10305273.3.2水解酸化池的設計圖 10266973.4IC反應器 11177693.4.1IC反應器的計算 1187723.4.2IC反應器的設計圖 13246273.5A/O曝氣池 14218443.6二沉池 1691723.6.1二沉池的計算 16160283.6.2二沉池的設計圖 18275523.7氣浮池 19317233.7.1氣浮池的計算 1958103.7.2氣浮池的設計圖 21282513.8污泥濃縮池 2237333.8.1污泥濃縮池計算 2268373.8.2污泥濃縮池的設計圖 24185863.9泥脫水設施 24158854結論 2415998參考文獻 26摘要：甜菜產業在我國有著很重要的作用，它可以增加當地的經濟收入，為當地居民提供就業崗位，調整當地的產業結構的作用。而甜菜作為制糖的原料之一，對我國食糖安全同樣起著很重要的作用。甜菜主要就是用于制糖，而其產生的廢水因為所含的有機污染物濃度高、流量大而且廢水還有季節性等特點，所以常規的處理方法難以生效,因此選用適合處理高濃度廢水的過濾-調節酸化-IC氧化塔-A/O池等處理工藝,將生化與物化方法相結合,處理廢水中主要污染物降低廢水中COD和BOD、SS、氨氮的含量。使得處理的廢水滿足《制糖工業水污染物排放標準》（GB11909-2008），也為同類型工業污水的處理提供參考經驗。關鍵詞：甜菜；污水處理；COD；IC厭氧塔.1前言制糖業是一個高度機械化、自動化、連續化的現代化產業，在國民經濟中占有非常重要的地位。我國的制糖業以甘蔗糖生產為主，占總產量的90%，甜菜制糖生產占10%。甜菜的主要用途就是用于制糖，甜菜制糖廢水的特性:時間上與甜菜收獲時間同樣具有季節性，而且產生的廢水流量大，其COD、BOD很高。甜菜制糖會在甜菜收獲季節進行每年的生產，具體時間為每年的十年到次年一月，因其生產工藝流程長、工藝復雜而產生的污染物較多，甜菜制糖工業廢水中水溫低，部分甜菜在生產后期由于腐爛可導致流洗水COD升高[1]。國內外對甜菜制糖廢水控制和排放標準的制訂，與各國科技技術水平、經濟實力、治理程度等多方面因素相關。關于甜菜制糖廢水處理方法眾多，但使用最多的仍是生化法，生化法中的生物膜法是利用微生物在填充物上發育并繁殖的原理，具有負荷高、效果好、出水水質好等優點被廣泛應用[2]。土地處理法是利用土地來處理污水，當污水流入土地時，土壤的微生物會分解污水中的有機物，土地中的植物會通過植物自身以及根部微生物等作用去除污水中的污染物，以此來達到凈化水質的目的。厭氧處理法是很常用的一種處理方法，它可以很有效的去除有機物，并且厭氧呼吸產生的CH4還能用于發電。此外，厭氧處理法非常適合處理含有高濃度有機物的廢水，具有污泥產量少運行成本低，承受的符合高，因此制糖產業的廢水經常使用厭氧處理[3]。本次課題設計是為一現有甜菜制糖廠企業重新設計一套甜菜制糖污水處理設施，因為該甜菜制糖廠的生產量較大，所以產生的制糖廢水也比較多，本次設計會使的處理過的污水滿足《制糖工業水污染物排放標準》（GB11909-2008）。2設計方案2.1進出水水質水量2.1.1進水水質與水量因為甜菜制糖廢水具有季節性、流量大等特點，所以這里本設計的進水流量為：Q=8000m3/d，KZ=1.5根據甜菜制糖廢水的特點選擇測定COD、BOD、SS、氨氮、總氮等指標，表2-1進水水質參數（單位mg/L）CODCrBOD5SSNH4+-NTN600035006000502002.1.2出水水質根據國家和地方有關政策法規，現有的甜菜制糖廠的出水水質應該滿足《制糖工業水污染物排放標準》（GB11909-2008），其具體限值由表2-2所示：表2-2出水水質限值（單位mg/L）CODCrBOD5SSNH4+-NTN1505012015202.2工藝選擇2.2.1工藝選擇（1）UASB工藝UASB反應器是現今最常用的厭氧處理技術，UASB工藝巧妙地將沉淀去設置在上面，廢水由下往上的流入反應器，其中微生物利用甜菜廢水中的有機物生長增殖，降低有機污染物的濃度[4]。其外該反應器的污泥呈顆粒狀，密度比絮體污泥大，還可以產生沼氣讓污泥于基質充分混合，不需要攪拌裝置，降低了建造成本，也無需附設沉淀分離裝置，具有能耗低、成本低的特點[5]。（2）厭氧內循環反應器厭氧內循環反應器又稱為IC反應器，它比UASB的有機負荷更高和處理效果更好，還解決了污泥流失的問題[6]。它的內部有兩套UASB系統，下層的水流循環向上可以提高內部的上升流速，增大了微生物與有機物的碰撞概率，更適用于高濃度有機廢水的處理[7]。此外IC與UASB相比它已擁有雙層處理系統，因此出水水質更穩定。此外它占地面積小、建設資金少[8]。（3）EGSB反應器EGSB厭氧反應器是以UASB厭氧反應器為原型發展出的新型反應器，EGSB反應器運用了厭氧顆粒污泥技術，高上升速率和氣泡的作用,使得廢水中的有機質和污泥床接觸得更充分[9]，讓污泥始終處于膨脹狀態，提高了傳質速率，這樣廢水中大部分的有機物可以被吸收處理[10]。EGSB反應器與UASB相比布水面積更均勻，物料傳輸效果更佳，處理有機物更有效，適合在低溫下處理中低濃度有機廢水[11]。2.2.2工藝流程圖圖2-1工藝流程圖3設計計算3.1細格柵甜菜制糖廠的制糖廢水先通過細格柵來處理廢水中體積較大漂浮物，方便下一步的沉淀處理。3.1.1細格柵的計算格柵間隙數設計的最大流量式中：α——格柵傾角，(°),取α=60°；h——細格柵的柵前水深，m，取0.6m；b——格柵柵條間隔，m,取b=0.01m；sinα——經驗修正系數。 n=（2）格柵槽總寬度式中：S——柵條寬度，m，設其斷面形狀為銳邊矩形，取S=0.01m；b——柵條間隙，m；n——柵條間隙數。B=0.01(31?1)+0.01×31=0.61m（3）過柵水頭損失?ξ=β式中：hh0——計算水頭損失，m；ξ——阻力系數，β=2.42；g——重力加速度，9.81m/sk——系數，一般采用k=3。h（4）柵后槽高度式中：H=0.6+0.3+0.013=0.913(m)（5）進水渠道漸寬部位長度LB式中：B1——細格柵的進水渠寬，mα1——細格柵中格柵槽與進水渠道連接處逐漸變寬部分的角度，取αL（6）格柵槽總長度L=0.49+0.25+0.5+1.0+H（6）每日柵渣量 W=產生的柵渣量較多采用機械清渣。3.1.2格柵的設計圖圖3-1格柵計算簡圖3.2初次沉淀池在細格柵的后面加上是為了處理甜菜制糖廢水的懸浮物，去除率可達40%~55%左右，由于本設計的設計流量較大，因此選擇適合處理大流量的平流式沉淀池。3.2.1初沉池的計算（1）沉淀區的表面積式中：A=（2）沉淀區有效水深?（3）沉淀區有效容積式中：m3。（4）沉淀池長度L=3.6×4.7×1.5=33.84(m)（5）沉淀區總寬度式中：（6）沉淀池的數量校驗長寬比長深比所以設計合理設流入口至擋板的距離為0.5m，流出口至擋板距離為0.5m。（7）污泥區的容積V式中：本設計中C0=6000mg/L，Cγ——污泥容重，kg/m3，含水率大于95%時，可取p0——污泥含水率，%，本設計取pT——排泥周期，d，初沉池按2d考慮。V（8）總污泥量Qs1Q（9）沉淀池的總高度H=本設計取污泥斗上口長6.5m，下口寬0.5m，斗壁與水平面夾角為60°，則污泥區高度為?機械刮泥時池底坡度i=0.01，則由坡度引起的高度及梯形部分高度為??H=0.3+3.0+0.3+5.2=9.8(m)（10）貯泥斗的容積V式中：V1——貯泥斗容積，mS1，SV（11）貯泥斗以上梯形部分污泥容積V校驗V13.2.2初沉池的設計圖圖3-2初沉池3.3水解酸化池水解酸化池對池中的有機污染物進行預處理，方便后面的好氧厭氧處理。3.3.1水解酸化池的計算(1)水解酸化池的容積V=式中：V——水解酸化池容積，m3KZ——變化系數，取KQ——最大設計流量，m3HRT——水力停留時間，h，取HRT=4h。V=1.5×甜菜制糖廢水的水解酸化池分為5格，每格長10m，寬6.7m，設備中的有效水高度為5.5m，超高排放水深為0.5m，因此每格水解池的容積為400m3，5格水解池的容積為2000m(2)水解酸化池的上升流速校驗v=式中：v——上升流速，m?v=水解反應器的上升流速v=0.5~1.8(m3.3.2水解酸化池的設計圖圖3-3水解酸化池3.4IC反應器IC反應器是運用厭氧工藝對甜菜制糖廢水進行處理，其分為上下兩層對COD的去除率達到85%左右；對BOD5的去除率達到90%左；對SS的去除率達到30%左右。3.4.1IC反應器的計算(1)有效容積本設計采用進水負荷率法，按顆粒污泥計算等情況計算。V=式中：V——反應器有效容積，m3Q——廢水的設計流量，m3d，本設計取C0——進水COD濃度，kgm3Ce——出水COD濃度，kgm3Nv——污泥容積負荷，kgCOD(m3?d)IC反應器的第一反應室COD的去除率為80%左右，第二反應室COD的去除率為20%左右。第一反應室的有效容積：V第二反應室的有效容積：VIC反應器的總有效容積V為V=V1+（2）各反應室的幾何計算本設計的IC反應器的高徑比為2則V=AH=式中：A——反應池面積，m2H——反應池高度，m；D——反應池直徑，m。D=H=2D=2×12=24mA=則第二反應室高H則第一反應室高H（3）IC反應室的循環量HRT=Q式中：q——COD的去除率，%；HRT——水利停留時間，h；Q沼氣——反應產生的沼氣量，m3HRT=則在第一反應室內產生的沼氣量為，Q由于每立方米的沼氣上升時攜帶1~2m3左右的廢水上升至反應器頂部，則回流廢水量為11200~22400m3/d，即467~934m3/?，加上IC反應器廢水循環泵量452.4mQ（4）進水管道設計擬取40個進水口每個負荷面積Si=113.1R=2配水口8個，配水口出水流速設為2.5msr=2×3.4.2IC反應器的設計圖圖3-4IC反應塔簡圖3.5A/O曝氣池A/O工藝因為既可以降解有機物又可以脫氮，而且操作簡單管理方便，被廣泛的應用于污水處理工藝中，此處用于處理甜菜制糖廢水的氨氮。（1）混合液懸浮固體濃度X=10000×（2）混合液回流比ηR式中：TN0TNeR內——混合液內回流比。ηR（3）好氧池與厭氧池總容積V式中：Ns——單位時間內所能承受的污染物的量，本設計取0.16kg(kgMLSS·d)S0——BOD5QmaxV（4）好氧池與厭氧池總反應時間t（5）各池水力停留時間與容積本設計A：O=1:3，因此在A段V在O段Vt（6）污泥量W=YQ(S（a）降解BOD生成污泥量W1：生化反應池去除BOD5SW（b）內源性呼吸分解的泥漿量W2：f=MLVSSMLSS=0.5可揮發性的懸浮物的濃度：X污泥本身的氧化速率取Kd=0.05dW（c）不可生物降解的惰性懸浮固體的量（NVSS）W3，TSS中NVSS大概占50%，則A/O池去除的SS濃度：LW（d）剩余污泥量W：W=W1?W2+W3=21240?6562.9+1188=15865.1kg/d（7）反應池尺寸設反應池高度為6m，則反應池的總面積為A=設置設兩組反應池，每組五座A/O池，則每座面積s=每個反應池里分成三條渠道每條渠道寬b=7m，總寬度B=3×7=21m，一組曝氣池的池長：L3.6二沉池二沉池作為A/O工藝的重要組成部分，可以起到分離污泥使水質澄清的作用，小部分的污泥會通過污泥泵運輸到污泥濃縮池，大部分會回流的處理池中。3.6.1二沉池的計算（1）中心管面積與直徑fdfd（2）中心管高度?式中：?2t——沉淀時間，；本設計取1.7h；v——污泥在沉淀區的流速，本設計取0.001ms?（3）中心管喇叭口和反射板之間的空隙?式中：?3——間隙高度，mv1——間隙流度，mm/s，一般不大于0.04mm/s，取0.03mm/sd1——喇叭口直徑，m，d?沉淀池總面積與池徑fA=D=式中：f2——沉淀區面積，mA——二沉池面積（含中心管面積），m2D——二沉池直徑，m。fA=139+4.64=143.64D=校驗池徑水深比D污泥斗及污泥斗高度?式中：?5d——截頭直徑，m，取d=0.4m；α——斜坡角度，取α=30°。?沉淀池總高度H=式中：H——沉淀池總高，m；?1?4污泥區計算①污泥區的容積V式中：C0、C1——本設計中γ——污泥容重，kg/m3，含水率大于95%時，可取p0——污泥含水率，%，本設計取pT——兩次排泥的時間間隔，h，二沉池按2.5h考慮。V②總污泥量QQ3.6.2二沉池的設計圖圖3-5二沉池3.7氣浮池氣浮池對甜菜制糖廢水進行最后的凈化，在氣浮池底部形成微小的氣泡，這些細小氣泡帶著剩余的SS上升，從而實現固液分離。3.7.1氣浮池的計算（1）氣浮接觸室直徑（2）Ad=式中：A0——接觸室表面積，mV0——接觸室上升流速，mms，本設計取10Q——處理水量m3d，本設計取最大流量為500R——溶氣水量占處理污水量的比值本設計取R=30%；d——氣浮接觸室直徑，m。Ad=（3）氣浮池直徑AD=式中：AsVs——分離室的上升速度，mms，本設計取3D——分離室直徑，m。AD=（4）分離室水深HH式中：Hsts——分離室的停留時間，s，本設計取12min=H2V1——接觸室出口斷面處流速，mms，本設計取10HH（5）接觸室高度H式中：H0（6）氣浮室容積W=(（7）時間校驗接觸室氣、水接觸時間t氣浮池總停留時間：T=60×分離室停留時間：T?（8）反應池體積?V設V2的底d0（9）反應池總高度H=式中：H1?0H=1.27+0.15+0.52+0.15+1.49+1.49=4.55m3.7.2氣浮池的設計圖圖3-7氣浮池3.8污泥濃縮池污泥濃縮池的目的就是為了處理前面所產生的活性污泥，降低其含水率方便下一步的脫水運輸。因為本設計的流量大、有機物濃度高所以產生的污泥量較大，因此，本次設計采用一座連續的重力濃縮池。3.8.1污泥濃縮池計算污水處理廠剩余活性污泥量Q=設含水率P1=99.5%，P2=97%，初始污泥濃度（1）濃縮池面積A=式中：c0——污泥濃縮池初始污泥濃度（gM——污泥固體通量，kg(m2A——濃縮池面積，m2A=（2）濃縮池直徑D=式中：D——濃縮池直徑（3）濃縮池工作部分高度?式中：?2T——污泥濃縮時間，h，取T=15h。（4）斜坡高度設池底坡度i=0.05，得：?（5）污泥斗高度?式中：α——污泥濃縮池中的污泥斗傾角，°，取60°；a——污泥斗上口半徑，m，取0.9m；b——污泥斗出口半徑，m，取0.4m。?（6）污泥斗容積V（7）濃縮后污泥體積Q（8）污泥斗中污泥停留時間TT=（9）濃縮池總高度HH=式中：h1——超高，取由上可得：H=取4.5m。3.8.2污泥濃縮池的設計圖圖3-6污泥濃縮池3.9泥脫水設施本設計采用污泥濃縮池來完成污泥脫水工作，使用污泥泵將脫水污泥提升到傳送帶上，利用傳送帶將污泥輸送至污泥斗，最后裝車外運填埋。本次設計是為大型甜菜制糖廠設計污水處理廠，污水處理廠的具體平面布置由施工人員和工程設計人員相同協商確定。此外平面布置應該根據污水處理廠的處理規模、污水類型等進行設計，而且還要滿足廠區綠化、防火安全等方面的要求。污水廠應注意各種管道的進出口以及污水流向合理規劃管道，同時在工藝流程順暢運轉的情況下保證用地節省、緊湊美觀、與周圍環境的相協調[12]。4結論本設計采用IC反應器作為主要的處理工藝，用來處理大型制糖廠所產生的的甜菜制糖廢水，該工藝具有處理流量大、占地面積小、操作簡單等優點，最后該工藝出水中的可以去除98.5%的BOD，去除97.5%的COD，以去除高達98%的SS，NH3-N被去除的比例達70%，也有90%的TN被去除，處理后的水質符合國家對現